Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf
Gleichrichtereinrichtungen zum Gleichrichten einer Ausgangsspannung, die von einer
Drehstromlichtmaschine für Fahrzeuge, wie z. B. einem Auto, erzeugt wird,
und im speziellen auf eine
Fahrzeug-Drehstromlichtmaschinen-Gleichrichtereinrichtung, die zum Unterdrücken einer Überspannung und zum Reduzieren
eines Funkrauschens geeignet ist.
In letzter Zeit hat die Art und die Anzahl elektronischer Bauelemente, die
an Fahrzeugen als elektrische Lasten montiert sind, so deutlich zugenommen,
daß eine Fehlfunktion dieser elektronischen Bauelemente ein Problem wird.
Um die Fehlfunktion der elektronischen Bauelemente zu vermeiden, muß eine
Gleichspannung, die von einem dann Gleichrichter erhalten wird, wenn der
Gleichrichter eine Ausgangsspannung einer Drehstromlichtmaschine erhält, die
von einem Automotor angetrieben wird, davon abgehalten werden, eine
Überspannung zu erzeugen.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Fahrzeug-Drehstromlichtmaschine gemäß der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild einer Schaltung, die an der Ausgangsseite
der Fahrzeug-Drehstromlichtmaschine von Fig. 1 bereitgestellt ist;
Fig. 3 eine Vorderansicht einer Kühlplatte, an der die Zenerdioden von
Fig. 1 angebracht sind;
Fig. 4 eine Rückansicht der Kühlplatte von Fig. 3;
Fig. 5 ein Schaltbild einer Steuerungseinrichtung 23 von Fig. 2 in
größerem Detail;
Fig. 6
bis 9B Schnittansichten, die jeweils Strukturen von Zenerdioden gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 10
& 11 Diagramme jeweils bekannter Strukturen;
Fig. 12 ein Diagramm, das charakteristische Kurven aus dem Vergleich der
Charakteristik der erfindungsgemäßen Diode und Charakteristiken
einer bekannten Diode zeigt;
Fig. 13 eine Tabelle, die Vergleichsresultate der erfindungsgemäßen
Zenerdiode und der herkömmlichen Lawinendiode zeigt;
Fig. 14 einen Graph, der eine Wellenform eines Überspannungsstroms zeigt,
die erhalten wird, wenn die Lawinendiode verwendet wird;
Fig. 15 einen Graph, der eine Überspannungscharakteristik einer
Gleichrichterschaltung zeigt, die die erfindungsgemäße Zenerdiode einsetzt;
Fig. 16 ein Diagramm, das eine Sperrverzögerungszeit bei der
herkömmlichen Lawinendiode zeigt;
Fig. 17 ein Diagramm, das eine Sperrverzögerungszeit bei der
erfindungsgemäßen Zenerdiode zeigt; und
Fig. 18 ein Diagramm technischer Effekte, die durch die vorliegende
Erfindung erzielt werden, in der Form einer Tabelle.
Die vorliegende Erfindung wird hiernach im Detail mit Bezug auf die
Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Fahrzeug-Drehstromlichtmaschine.
Bezugnehmend auf Fig. 1 wird eine Drehkraft eines Automotors durch einen
Antriebsriemen (nicht gezeigt) auf eine Riemenscheibe 30 übertragen, um
eine Welle 31 zu drehen, die auf Lagern 32 gelagert ist. Eine
Erregerwicklung 10 ist an einem Rotor 36 angebracht, der im Gleichlauf mit der oben
genannten Welle 31 gedreht wird. Ein Magnetfeld, das von der
Erregerwicklung 10 erzeugt wird, und eine Wicklung 11 auf der Ständerseite der
Fahrzeug-Drehstromlichtmaschine werden miteinander verkettet, um einen
Wechselstrom (AC) in der Wicklung 11 zu erzeugen. Ein Gleichstrom-
Ausgangsstrom von einer Gleichrichterschaltung, die unten beschrieben werden
wird, wird an die Erregerwicklung 10 durch Schleifringe 34 geliefert.
Fig. 2 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Gesamtschaltungsanordnung der
Ausgangsseite der Fahrzeug-Drehstromlichtmaschine von Fig. 1 zeigt. Wie
gezeigt in Fig. 2, ist ein Block 1 in mit einem Punkt strichpunktierter Linie
vorgesehen, der eine Dreiphasen-Drehstromlichtmaschine und eine zugehörige
Gleichrichterschaltung einschließt. Wicklungen 11u, 11v und 11w sind in
einer Y-Verbindungsweise verbunden. Ausgangsenden der jeweiligen
Wicklungen 11u, 11v und 11w und ein neutraler Punkt 11n unter den
Wicklungen 11u, 11v und 11w sind jeweils mit Zenerdioden 12 bis 19
verbunden und bilden eine Vollweg-Gleichrichterschaltung. Ein
Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 1 ist mit der Erregerwicklung 10 und
dann mit einer nachfolgenden Schaltung verbunden, die später beschrieben
wird.
Die Zenerdioden 12 bis 19 sind mit der sichelförmigen Kühlplatte 35
verbunden (siehe auch Fig. 1), wie in Fig. 3 und 4 gezeigt. Fig. 3 zeigt
eine Vorderseite der Kühlplatte 35 und Fig. 4 zeigt eine Rückseite davon.
Die Kühlplatte 35 ist innerhalb eines Gehäuses der in Fig. 1 gezeigten
Drehstromlichtmaschine montiert. Kühllüfter 33 sind an beiden Seiten des Rotors
36 angebracht, und ein Kühlluftstrom, der erzeugt wird, wenn die Kühllüfter
33 rotieren, kühlt die Kühlplatte 35, um Wärme von den Zenerdioden 12
bis 19 abzuführen.
In Fig. 3 und 4 bezeichnen die Bezugszeichen 37 und 38 herkömmliche
Verbindungsabschnitte, die die Zenerdioden 12 bis 19 und die Zenerdioden
12 bis 19 und die Wicklungen 11u, 11v und 11w verbinden.
Zurückgehend auf Fig. 2 ist dort ein Halbleiterspannungssteuergerät
vorgesehen, das durch einen Block 2 in strichpunktierter Linie in Fig. 2
gezeigt ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, schließt das
Halbleiterspannungssteuergerät 2 einen Leistungstransistor 21 zur Steuerung eines Erregerstroms
der Erregerwicklung 10, einen Leistungstransistor 22 zur Steuerung einer
Ladungswarnlampe 3, die den Ladungszustand einer Batterie 5 anzeigt, eine
Steuerung 23 zum Steuern der obigen Leistungstransistoren 21 und 22, und
eine Schwungraddiode (Erregerdiode) 24 ein. In Fig. 2 bezeichnet das
Bezugszeichen 4 einen Schlüsselschalter zum Starten des Autos, die
Bezugszeichen 6, 6&min; bezeichnen eine Vielzahl von elektrischen Lasten und
die Bezugszeichen 7, 7&min; bezeichnen Lastschalter für diese elektrischen Lasten
6, 6&min;.
Fig. 5 ist ein Schaltbild, das die Steuerung 23 in Fig. 2 genauer zeigt. In
Fig. 5 bezeichnen Bezugssymbole a bis f Anschlüsse, die in Beziehung mit
in Fig. 2 gezeigten Bezugssymbolen a bis f verbunden sind.
Bezugnehmend auf Fig. 5 wird eine Ausgangsspannung Vb (siehe Fig. 2)
von der Gleichrichterschaltung 1 durch einen Anschluß b an eine
Reihenschaltung eines Widerstands R1 und einer Zenerdiode 41 geliefert, wodurch
eine konstante Spannung über die Zenerdiode 41 erzeugt wird. Eine
Spannung der Batterie 5 wird durch einen Anschluß c an eine
Reihenschaltung von Spannungsteilerwiderständen R2 und R3 geliefert. Eine geteilte
Spannung von den Spannungsteilerwiderständen R2, R3 wird an einen
negativen Eingangsanschluß eines Komparators 42 geliefert. Die über die
Zenerdiode 41 entwickelte konstante Spannung wird über die
Spannungsteilerwiderstande R4 und R5 geteilt, und eine geteilte Spannung wird an einen
positiven Eingangsanschluß des Komparators geliefert. Wenn die Spannung
der Batterie 5 auf hohen Pegel geht, dann wird die Spannung an dem negativen
Eingangsanschluß des Komparators 42 höher als die Spannung an dessen
positivem Eingangsanschluß, so daß der Komparator 42 einen
Niedrigpegelausgang erzeugt. Dieser Niedrigpegelausgang wird durch den Anschluß f an
den Leistungstransistor 21 (siehe Fig. 2) geliefert, und der Leistungstransistor
21 wird deshalb abgeschaltet, was dazu führt, daß der Feldstrom der
Erregerwicklung 10 verringert wird. Umgekehrt, wenn die Spannung der
Batterie 5 auf niedrigen Pegel geht, erzeugt der Komparator 42 einen
Hochpegelausgang, und der Leistungstransistor 21 wird deshalb eingeschaltet,
was dazu führt, daß der Feldstrom der Erregerwicklung 10 erhöht wird.
Die Steuerungseinrichtung 23 wiederholt den obigen Betrieb, um die Batterie
5 zu steuern, so daß die Spannung der Batterie 5 auf einem konstanten Wert
gehalten wird.
Eine Einweg-Gleichrichterspannung von der Gleichrichterschaltung 1 wird an
den Anschluß a geliefert. Diese an den Anschluß a angelegte Spannung
wird durch einen Widerstand R6 an eine Diode 43 und einen Kondensator
44 geliefert, in denen sie busgefiltert wird, und dann an einen negativen
Eingangsanschluß eines Komparators 45 gespeist. Der Komparator 45 wird
an seinem positiven Eingangsanschluß mit einer geteilten Spannung beliefert,
die vom Teilen der über die Zenerdiode 41 entwickelten konstanten Spannung
durch Spannungsteilerwiderstande R7, R8 resultiert. Wenn die
Drehstromlichtmaschine unter der Bedingung abgeschaltet ist, daß der
Schlüsselschalter 4 eingeschaltet ist, dann wird die Spannung nicht an den Anschluß
a geliefert, so daß die Ausgabe des Komparators 45 auf hohen Pegel geht,
um den Leistungstransistor 22 einzuschalten, wodurch die Ladungswarnlampe
3 erregt wird, um darzustellen, daß die Batterie 5 nicht normal geladen ist.
Wenn auf der anderen Seite die Drehstromlichtmaschine angetrieben wird,
dann geht die Ausgabe des Komparators 45 auf niedrigen Pegel, um den
Leistungstransistor 22 auszuschalten, wodurch die Ladungswarnlampe 3
ausgeschaltet wird.
Gemäß der obigen Schaltungsanordnung wird, wenn eine Ausgangsleitung der
Drehstromlichtmaschine mit einer Spannung Vb unterbrochen wird, während
die Drehstromlichtmaschine bei hoher Drehzahl angetrieben wird, dann wird
eine Batterielast-Entladeüberspannung, wie in Fig. 14 gezeigt, auf der
Ausgangsleitung der Drehstromlichtmaschine auftreten. Demzufolge geht der
Ausgang des Komparators 42 auf niedrigen Pegel, um den Leistungstransistor
21 abzuschalten, wobei der Erregerstrom von der Erregerwicklung 10 durch
die Schwungraddiode 24 fließend gehalten wird. In diesem Fall, wenn
herkömmliche Dioden als Gleichrichterzellen der Gleichrichterschaltung 1
verwendet werden, dann steigt die Ausgangsspannung Vb der
Gleichrichterschaltung 1 vorübergehend sehr stark. Jedoch werden gemäß dieser
Ausführungsform die Zenerdioden als Gleichrichterelemente verwendet, so daß
die Ausgangsspannung Vb der Gleichrichterschaltung 1 durch eine
Zenerspannung geklemmt wird. Damit kann die Überspannung daran gehindert
werden, an das Halbleiterspannungssteuergerät 2 und die elektrischen Lasten
6, 6&min; angelegt zu werden.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die eine Struktur einer Zenerdiode zeigt, die
in der erfindungsgemäßen Gleichrichtereinrichtung als das Gleichrichterelement
verwendet wird. In Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 50 einen
Zenerdiodenchip. Dieser Zenerdiodenchip 50 weist Dreifachschichten auf,
die durch Diffusion von N-Typ-Fremdatomen und P-Typ-Fremdatomen auf
einem P-Typ-Substrat hergestellt werden und weist auch eine Mesastruktur
auf, wie in Fig. 7A gezeigt. Eine N&spplus;-Seite des Zenerdiodenchips 50 ist
mit einem Anschluß 53 mittels einer Lötung 51 verbunden, und eine
P&spplus;-Seite davon ist mit einer Scheibe 54 mittels einer Lötung 52 verbunden.
Die Scheibe 54 ist mit einem Metallgehäuse mittels einer Lötung 55
verbunden, und das Metallgehäuse 56 ist mit der Kühlplatte 35 (siehe Fig.
1) verbunden. Die Scheibe 54 ist aus einem Material, wie z. B. Kupfer
(Cu), Molybdän (Mo) oder ähnlichem, hergestellt. Die Scheibe 54 spielt die
Rolle einer Wärmesenke mit einer solchen Wärmekapazität, daß Wärme, die
erzeugt wird, wenn ein großer Strom durch den Zenerdiodenchip 50 fließt,
vorübergehend gespeichert und über die Zeit abgegeben wird. Diese
Chipstrukturelemente sind in das Metallgehäuse 56 mit einer Versiegelung 57, die
z. B. aus Silizium hergestellt ist, gefertigt, auf der eine Passivierung bewirkt
wird. Der in Fig. 7A gezeigte Zenerdiodenchip 50 bildet ein negatives
Element, wie in Fig. 7B gezeigt. Fig. 8 zeigt den Fall, in dem der
Zenerdiodenchip 50 als ein positives Element gebildet ist. Die Struktur
dieses in Fig. 8 gezeigten Zenerdiodenchips 50 ist in Fig. 9A und 9B
veranschaulicht. Von Fig. 7A und 9A kann verstanden werden, daß das
positive und das negative Element nur in Polarität unterschiedlich sind und
können die gleiche Dreifachschichtenstruktur aufweisen. Demgemäß kann das
positive Element und das negative Element über den gleichen Prozeß
hergestellt werden.
Vorteile, die hervortreten, wenn der Zenerdiodenchip nach der vorliegenden
Erfindung mit der Mesastruktur gebildet wird, werden unten beschrieben.
Wenn der Zenerdiodenchip mit der Mesastruktur gebildet wird, wie
in Fig. 6 und 8 gezeigt, dann kann der Zenerdiodenchip 50 mit dem
Anschluß 53 oder der Scheibe 54 verbunden werden durch Löten der ganzen
jeweiligen oberen und unteren Oberfläche. Damit können die
jeweiligen Oberflächen des Zenerdiodenchips 50 vollständig eingesetzt werden,
um Wärme abzuführen. Damit kann der Zenerdiodenchip 50 wirksam
gekühlt werden. Da zusätzlich die Scheibe 54 als die Wärmesenke
verwendet wird, kann die Kühlwirksamkeit viel stärker verbessert werden.
Wenn auf der anderen Seite ein Chip mit einer Planarstruktur eingesetzt
wird, wie in Fig. 10 gezeigt, obwohl eine Oberfläche (P-Typ-Seite) der
oberen und unteren zwei Oberflächen des Chips 50 vollständig gelötet
werden kann, dann muß die andere Oberfläche davon (N-Typ-Seite) innerhalb
eines begrenzten Flächenbereichs gelötet werden. Demzufolge kann eine
ausreichende Wärmestrahlungsfläche nicht erhalten werden. Damit kann ein
solcher Zenerdiodenchip mit einer Planarstruktur im wesentlichen nicht unter
den strengen Temperaturbedingungen der Praxis eingesetzt werden.
Die Mesastruktur weist eine einheitliche Gestalt ihrer Übergangsebene auf im
Vergleich mit der Planarstruktur und demgemäß eine bessere
Zenercharakteristik auf. Damit hat die Mesastruktur einen kleinen Sperrstrom.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Zenerdiode bereitgestellt, deren
Chip durch Diffusion von Fremdatomen auf das P-Typ-Substrat gebildet wird.
Auf diese Zenerdiode vom P-Typ-Substrat wird hiernach Bezug genommen.
Deshalb ist in der Schichtstruktur innerhalb des Zenerdiodenchips, wie in
Fig. 7A und 9A gezeigt, ein Abstand zwischen einem Übergangsabschnitt 47und einem Kantenabschnitt 48 relativ groß. Es gibt dann eine kleine
Wahrscheinlichkeit, daß eine Zenercharakteristik beeinträchtigt werden wird,
selbst wenn der Kantenabschnitt 48 mechanisch beschädigt wird. Damit kann
die Zenerdiode der vorliegenden Erfindung eine zufriedenstellende
Zenercharakteristik als eine elektrische Leistungszenerdiode erhalten. Somit kann
die Zenerdiode dieser Erfindung den Sperrstrom beträchtlich reduzieren, der
die Batterie entlädt.
Fig. 11 zeigt eine Struktur einer Zenderdiode, deren Chip durch Diffusion
von Fremdatomen auf dem N-Typ-Substrat gebildet wird. Wie in Fig. 11
gezeigt, ist der Abstand zwischen dem Übergangsabschnitt 47 und dem
Kantenabschnitt 48 vergleichsweise reduziert. Damit wird, wenn der
Kantenabschnitt 48, auf dem eine mechanische Spannung konzentriert ist,
beschädigt wird, eine Zenercharakteristik unweigerlich verschlechtert.
Genauer, nachdem eine normale Zenercharakteristik, die durch eine
durchgehende Kurve in Fig. 12 dargestellt wird, mit anderen
Zenercharakteristiken verglichen wurde, wird gewürdigt werden, daß der Zenerdiodenchip
mit dem beschädigten Kantenabschnitt einen Durchbruch bei einer niedrigen
Spannung hervorruft, wie gezeigt durch eine mit zwei Punkten
strichpunktierte Kurve , oder daß der obige Chip dazu tendiert, einen Leckstrom zu
erzeugen, wie durch eine mit einem Punkt strichpunktierte Kurve gezeigt.
Wenn das P-Typ-Substrat verwendet wird - wenn sowohl das P-Typ-Substrat
und das N-Typ-Substrat im spezifischen Widerstand gleich sind - dann kann
eine Lebensdauer von Ladungsträgern um die Hälfte reduziert werden,
verglichen mit dem Fall, daß das N-Typ-Substrat verwendet wird. Damit
wird eine Lebensdauer von Ladungsträgern innerhalb des Chips reduziert mit
der Folge, daß die Sperrverzögerungszeit reduziert wird.
Wenn die herkömmlichen Zenerdioden als die Gleichrichterzellen verwendet
werden, kann die Überspannung unterdrückt werden. Wenn jedoch die
Zenerdioden in der Dreiphasen-Voll-Gleichrichterschaltung in Kommutation
sind, dann sind Zweiphasen-Zenerdioden in den Dreiphasen-Zenerdioden
gleichzeitig leitend, und ein Kurzschluß tritt zwischen den Ausgangsenden der
Zweiphasen-Wicklungen auf, was zu einem großen Strom in der
Gleichrichterschaltung führt. Eine höhere harmonische Komponente des
Überspannungsstroms wird an die Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung
geliefert und wirkt als Funkrauschen, das einen schlechten Einfluß auf
elektronische Bauelemente ausübt, die als Lasten dienen. Der Über-
Spannungsstrom, der erzeugt wird, wenn die Zenerdioden in Kommutation
sind, wird stärker erhöht, wenn die Sperrverzögerungszeit der Zenerdiode,
d. h. eine Zeitperiode bis der Sperrstrom fortschreitend auf Null abgeschwächt
wird, da eine an die Zenerdiode angelegte Spannung sich von der positiven
Richtung zu der Sperrichtung geändert hat, länger wird. Das heißt, je
länger die Sperrverzögerungszeit wird, umso stärker wird der
Überspannungsstrom. Damit wird auch ein Funkrauschpegel erhöht. Da die
erfindungsgemäße Zenerdiode, wie oben erwähnt, die Sperrverzögerungszeit reduzieren
kann, kann der Überspannungsstrom, der erzeugt wird, wenn die Zenerdioden
in Kommutation sind, reduziert und der Funkrauschpegel entsprechend
abgesenkt werden.
Die erfindungsgemäße Zenerdiode weist den Übergangsabschnitt auf, der
durch Diffusion von Fremdatomen auf die P-Typ-Scheibe gebildet wird, und
kann damit kostengünstig hergestellt werden im Vergleich mit einer
Zenerdiode der epitaktischen Bauart, weil bei der Zenerdiode der
epitaktischen Bauart das Kristallwachstum länger dauert. Wenn ein
Lebensdauerunterdrücker, wie z. B. Platin (Pt) oder Gold (Au), das injiziert wird, um die
Sperrverzögerungszeit zu reduzieren, verwendet wird, dann werden
Materialkosten und Prozeßkosten noch stärker erhöht. Da jedoch die
erfindungsgemäße Zenerdiode die kurze Sperrverzögerungszeit aufweist, wie vorher
bemerkt, ist der Lebensdauerunterdrücker nicht erforderlich. Damit kann die
erfindungsgemäße Zenerdiode kostengünstig hergestellt werden.
Als Gleichrichterzellen, die in der Gleichrichterschaltung bei der Fahrzeug-
Drehstromlichtmaschine verwendet werden, werden allgemein Lawinendioden
gemäß dem Stand der Technik eingesetzt. Die Lawinendiode und die
erfindungsgemäße Zenerdiode werden hiernach miteinander mit Bezug auf
Fig. 13 verglichen werden. Die Haltespannung wird zuerst beschrieben
werden. Während die Lawinendiode eine Lawinendurchbruchspannung von
etwa 300 V aufweist, weist die erfindungsgemäße Zenerdiode eine
Lawinendurchbruchspannung von etwa 30 V auf, d. h. im wesentlichen ein Zehntel
der Spannung der Lawinendiode. Deshalb kann bei Verwendung der
erfindungsgemäßen Zenerdiode vermieden werden, daß die Überspannung, die
an der Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung erzeugt wird, einen
schlechten Einfluß auf das elektronische Bauelement ausübt, das als Last
dient. Ein spezifischer Widerstand innerhalb des Kristalls wird als nächstes
beschrieben. Ein spezifischer Widerstand der erfindungsgemäßen
Zenerdiode ist etwa 1/200 von jenem der Lawinendiode und eine
Fremdatomkonzentration kann auch erhöht werden, wodurch die
Sperrverzögerungszeit auf etwa 1/4 reduziert werden kann. Damit kann die erfindungsgemäße
Zenerdiode die Überspannung effektiv davon abhalten, die Last zu
beeinträchtigen und das Funkrauschen reduzieren.
Wenn die oben genannten Lawinendioden in der Gleichrichterschaltung
verwendet werden, wenn ein Stromversorgungspfad zum Ganzen oder einem
Teil des elektronischen Bauelements, das als Last dient, durch eine
Unterbrechung oder einen Verbindungsausfall getrennt wird unter der
Bedingung, daß die Umdrehungszahl der Drehstromlichtmaschine 10 000
Umdrehungen pro Minute beträgt wie in Fig. 14 gezeigt, dann steigt die
Ausgabespannung der Ständerwicklung rapide und vorübergehend zuerst auf
etwa 140 V und wird dann mit der Zeit fortschreitend gesenkt aufgrund des
Betriebs der Schwungraddiode 24 (siehe Fig. 2). Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie in Fig. 15 gezeigt, wird der Anstieg der Ausgangsspannung
der Wicklung bei etwa 30 V beschränkt aufgrund der Zenercharakteristik und
wird dann fortschreitend verringert aufgrund des Betriebs der
Schwungraddiode 24, nachdem etwa 100 ms vergangen sind. Dann wird durch die
Wirkung der Steuerungseinrichtung 23 die Ausgangsspannung der Wicklung
bei etwa 15 V gehalten. Damit kann die vorliegende Erfindung die
elektronische Schaltung vor der Überspannung schützen, die von der
Drehstromlichtmaschine erzeugt wird.
Die vorgenannte Sperrverzögerungszeit wird beschrieben: Die Lawinendiode
hat eine relativ große Sperrverzögerungszeit r, wie in Fig. 16 gezeigt.
Demgemäß entspricht der Überspannungsstrom einem schraffierten Bereich,
der durch das Referenzsymbol A in Fig. 16 gezeigt ist. Gemäß der
vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 17 gezeigt, ist die Sperrverzögerungszeit
τ klein, und der Überspannungsstrom wird beträchtlich klein, wie dargestellt
durch einen schraffierten Bereich B.
Die Beschreibung wird mit Bezug auf Fig. 18 abgeschlossen. Wie zuvor
erwähnt, ist die Zenerdiode mit einem Mesastruktur-Chip der Zenerdiode mit
einem Planarstruktur-Chip überlegen hinsichtlich eines
Gleichrichterzellen-Kühleffekts. Die P-Typ-Substrat-Zenerdiode ist der N-Typ-Substrat-Zenerdiode
überlegen von einem Standpunkt der Zenercharakteristik, d. h. einem
Standpunkt des Sperrstroms. Eine Studie des Vergleichs der Zenerdiode, die
einen Mesastruktur-Chip hat, mit der Zenerdiode, die einen Planarstruktur-
Chip hat, läßt insbesondere erkennen, daß der Planarstruktur-Chip dem
Mesastruktur-Chip überlegen ist, weil der Planarstruktur-Chip frei von
Beschädigung des Kantenabschnitts ist, und daß der Planarstruktur-Chip
gegenüber dem Mesastruktur-Chip minderwertig ist von einem Standpunkt der
Zenercharakteristik, weil die Form der Übergangsebene des Planarstruktur-
Chips nicht gleichmäßig ist im Vergleich mit jener des Mesastruktur-Chips.
Fig. 18 veranschaulicht die obigen verglichenen Resultate in der Form einer
Tabelle, worin Kreise "überlegen" bedeuten, Kreuze "minderwertig" bzw.
"unterlegen" bzw. Dreiecke "weder überlegen noch minderwertig" bedeuten.
Eine Studie der Tabelle von Fig. 18 läßt erkennen, daß die beste
Zenerdiodenstruktur die Mesastruktur ist, in der das P-Typ Substrat eingesetzt wird.
Während die erfindungsgemäßen Zenerdioden auf alle Gleichrichterzellen
angewendet werden, wie oben mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben, ist die
vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Wenn eine dieser Zenerdioden
12 bis 19 auf wenigstens eine Gleichrichterzelle angewendet wird, dann ist
es möglich, die gleichen Effekte der vorliegenden Erfindung zu erzielen.
Es ist wünschenswert, daß die erfindungsgemäßen Zenerdioden auf alle
Gleichrichterzellen angewendet werden.